Tecnologias de rede
Diversas
tecnologias
com
características
diferentes
Exemplos
Ethernet FDDI ATM
Ethernet
Vários tipos se diferenciam na camada física em
função do tipo de cabo, da codificação e do uso
do CSMA/CD ou de comutação
Todos os tipos descritos na norma IEEE 802.3
exceto o padrão 10 Gigabit Ethernet (IEEE
802.3an)
Rede Ethernet original (10 Mbps)
Topologia em barramento compartilhado entre
as estações
Operação em half-duplex
Rede Ethernet original
De modo a garantir a detecção de colisão, o
quadro Ethernet possui um tamanho mínimo
De acordo com o IEEE 802.3
LAN a 10 Mbps, 2500 m
rtt (round-trip time) máximo = 2τ = 50 µs
1 bit = 100 ns, então quadro mínimo = 500 bits IEEE 802.3: 512 bits ou 64 octetos
Algoritmo de Backoff Exponencial Binário
No caso da detecção de uma colisão
Estação para a transmissão Envio de um sinal (jam)
Equivalente a 32 bits de ruído
Nem sempre o número de bits do quadro interrompido é suficiente para a detecção de colisão
Algoritmo de Backoff Exponencial Binário
No caso da detecção de uma colisão (cont.)
Retransmissão dos quadros após um tempo aleatório
Tempo é dado por um número aleatório (n) que multiplica o tempo de slot (51,2 µs)
Tempo de slot correspondente a 2τ
Suficiente para 512 bits no Ethernet
n entre 0 e 2i – 1, onde i é o número de colisões Após 10 colisões
Intervalo aleatório congelado em 1023 slots
Após 16 colisões
Quadro é descartado
Rede Ethernet original
Eficiência do Ethernet a 10 Mbps e tempo de slot de 512 bits
(fonte: Tanenbaum)
Quadro Ethernet original
Preâmbulo
Sincronização entre relógios
Sete octetos 10101010 e o último octeto 10101011
Espécie de delimitador de início de quadro
Codificação Manchester produz uma onda quadrada de 10 MHz durante aproximadamente 6,4 µs
Endereços de destino e de origem
Quadro Ethernet original - endereços
IEEE controla parte do endereço
Identificadores únicos de organização (Organizationally
Unique Identifiers - OUI)
Primeiros 24 bits
Bit mais significativo igual a 1
Multicast ou difusão
Todos os bits em um
Quadro Ethernet original
Tipo
Protocolo usado pela camada superior
Dados
Tamanho mínimo de 46 octetos
Quadro de 64 octetos garante a detecção de colisão
Quadro Ethernet original
Dados (cont.)
Dados passados para a camada rede incluem o enchimento (se existente)
Tamanho do pacote da camada rede fará com que os dados sejam separados do enchimento
CRC
32 bits
x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5
Quadro Ethernet original
Não há delimitador de fim de quadro
Rede Ethernet original
Rede Ethernet original
Camada física
Cabeamento Codificação
Rede Ethernet original
Tipos de cabeamentos (802.3)
Nomenclatura
<x><sinal><y>
x é a taxa de transmissão em Mbps sinal é o tipo de sinalização usada
y é o comprimento máximo do cabo coaxial / 100 em metros ou o tipo de meio físico
Tipos de cabeamentos
10Base5 (Ethernet grossa)
Normalizada em 1980 Banda básica
Topologia em barramento Segmento de até 500 m
Máximo de cinco segmentos
Máximo de 30 estações por segmento Cabo coaxial de 1 cm de diâmetro
Custo alto dos cabos e conectores Pouca flexibilidade do cabo
Tipos de cabeamentos
10Base2 (Ethernet fina)
Normalizada em 1987 Banda básica
Topologia em barramento Segmento de até 185 m
Máximo de cinco segmentos
Máximo de 30 estações por segmento Cabo de 0,5 cm de diâmetro
Conectores BNC padrão
Tipos de cabeamentos
10Base-T
Normalizada em 1990
T → par trançado como meio de transmissão
Estação conectada a um hub através de dois pares trançados
Topologia em estrela
Topologia lógica em barramento
Alcance de 100 a 200 m (do hub a uma estação)
Depende da qualidade do cabo
Tipos de cabeamentos
10Base-F
Utiliza fibra óptica
Possui excelente imunidade a ruído Segmentos de até 2000 m
Número máximo de estações por segmento é 1024
Alternativa cara em função do custo dos conectores e dos terminadores
Tipos de cabeamentos
Rede Ethernet original
Codificação
Não usa codificação binária direta
Problemas de temporização (perda de sincronismo)
Uso de codificação Manchester
Determina-se o início e o fim de cada bit sem o uso de um relógio externo
Rede Ethernet de alta velocidade
Sucesso da Ethernet e evolução da capacidade
de processamento dos microcomputadores
Rede Ethernet de alta velocidade
Na topologia de cabo coaxial poderiam existir
duas soluções
(a) 51,2 µs a 100 Mbps → 5120 bits
Aumenta-se o tamanho mínimo do quadro para 5120 bits Pode comprometer o desempenho de algumas aplicações
(b) Tempo de detecção de 5,12 µs
Divide-se por 10 os tamanhos máximos dos cabos Também não é uma boa solução
Não se usa coaxial na Ethernet de mais de 10 Mbps Solução → usar elementos centralizadores
Rede Ethernet de alta velocidade
Hub
Transmissão em half-duplex Só repete os dados
Não roda todo o CSMA/CD
Estações rodam CSMA/CD Detecta colisões e envia jams
Rede Ethernet de alta velocidade
Comutador (acesso dedicado - estação ligada
diretamente)
Transmissão em full-duplex
Processa, armazena e transmite os dados
Pares trançados não são compartilhados → não há colisões
Escalável
Aumento de eficiência da rede
Limitação passa a ser dada pela banda do meio físico ou pela capacidade de comutação
Fast Ethernet
Normalizada em 1995
Usa par trançado ou fibra óptica como meio
Mantêm o formato e os tamanhos mínimo e
máximo do quadro
Questões de compatibilidade
Fast Ethernet com par trançado
10Base-T
UTP cat 3 → sinais de 25 MHz
Fast Ethernet
Half-duplex
Tamanho máximo da rede deveria ser de 250 m
Limitação vem do tamanho máximo do cabo (100 m)
Alcance de 200 m
Full-duplex
Limitação vem do tamanho máximo do cabo (100 m)
Fast Ethernet com par trançado
100Base-T4
Pode usar UTP cat 3
Usa quatro pares por estação (um para transmissão, um para recepção e os outros dois intercambiáveis)
Não funciona em full-duplex
Usa uma codificação ternária em cada um dos três pares usados para transmissão
Codificação 8B/6T
Fast Ethernet com par trançado
100Base-TX
UTP cat 5 → sinais de 125 MHz a 100 m
Usa dois pares (um para transmissão e outro para recepção)
Também não usa Manchester pois exigiria 200 MHz de banda
Fast Ethernet com par trançado
Esquema de autonegociação
Seleciona Velocidade de operação 10 ou 100 Mbps Modo de operação Half ou full-duplexFast Ethernet com fibra óptica
100Base-FX
Gigabit Ethernet
Normalizada em 1998
Usa par trançado ou fibra óptica como meio
Mantêm o formato e os tamanhos mínimo e
máximo do quadro
Gigabit Ethernet com par trançado
Half-duplex
Tamanho máximo da rede deveria ser de 25 m Soluções
Extensão de portadora
Gigabit Ethernet com par trançado
Half-duplex (cont.)
Extensão de portadora: hardware usa enchimento (após o CRC) para estender o quadro até 512 octetos
Vantagem: software não precisa ser mudado Desvantagem: menor eficiência da rede
Envio de quadro em rajadas
Primeiro quadro enviado normalmente (com extensão, se necessária)
Demais quadros são enviados em rajada até um limite de 65536 tempos de bit mais a transmissão do quadro final
Sem nenhuma extensão
Símbolos são usados nos intervalos entre quadros para não deixar outra estação obter o meio
Gigabit Ethernet com par trançado
Half-duplex (cont.)
Tamanho mínimo de 512 octetos → tamanho do slot é de 512 octetos e tamanho da rede é de até 200 m
Gigabit Ethernet com par trançado
Full-duplex
Tamanho da rede é de até 200 m
Controle de fluxo
Estação pode receber pedido para parar de transmitir por até 33,6 ms
Gigabit Ethernet com par trançado
1000Base-T
UTP cat 5 → 4 pares
Codificação 5-PAM
Quatro valores para dados e um para controle e enquadramento
Enviados 2 bits por símbolo em paralelo em cada um dos pares
Relógio a 125 MHz → oito bits permitem 1Gbps
Gigabit Ethernet com par trançado
1000Base-CX
STP → 2 pares de no máximo 25 m Codificação 8B/10B
Gigabit Ethernet com fibra óptica
Funciona nos modos half-duplex e full-duplex
Pode usar controle de fluxo quando no modo
full-duplex
Gigabit Ethernet com fibra óptica
1000Base-LX
Fibra monomodo → tamanho máximo do segmento de 5000 m
Fibra multimodo → tamanho máximo do segmento de 550 m
Codificação 8B/10B
1000Base-SX
Fibra multimodo → tamanho máximo do segmento de 550 m
